膨胀土的判别与分类
膨胀土分类
膨胀土分类膨胀土是一种特殊的土壤类型，其在水分作用下会发生体积变化。
膨胀土的分类主要依据其成因、组成、性质等方面进行。
一、成因分类1. 沉积膨胀土沉积膨胀土是由于河流、湖泊、海洋等水体中携带的泥沙在长时间的沉积过程中，由于吸附水分而导致体积变化而形成的。
这种膨胀土通常含有较高量的粘粒和有机质，具有较好的保水性和肥力。
2. 火山灰膨胀土火山灰膨胀土是由于火山喷发产生的火山灰在经过长时间风化作用后形成的。
这种膨胀土通常含有较高量的氧化铝和二氧化硅，具有良好的抗压强度和耐久性。
3. 粘板岩膨胀土粘板岩膨胀土是由于地壳运动或构造变化导致粘板岩受到强烈压力而形成的。
这种膨胀土通常含有较高量的石英、长石和云母等矿物质，具有良好的抗压性和稳定性。
二、组成分类1. 粘粒膨胀土粘粒膨胀土是由于含有较高量的黏土颗粒而形成的。
这种膨胀土通常具有较好的保水性和肥力，但其易于发生塌陷现象。
2. 砂质膨胀土砂质膨胀土是由于含有较高量的石英颗粒而形成的。
这种膨胀土通常具有良好的排水性和透气性，但其易于发生漏水现象。
3. 混合型膨胀土混合型膨胀土是由于含有不同比例的黏土、石英和长石等颗粒而形成的。
这种膨胀土通常具有综合性能较好，但其也存在着一些缺点。
三、性质分类1. 高度膨胀土高度膨胀土是指在吸水后体积变化率大于20%的膨胀土。
这种膨胀土通常具有较强的吸水能力和体积变化能力，但其也存在着较大的变形和开裂风险。
2. 中度膨胀土中度膨胀土是指在吸水后体积变化率在10%~20%之间的膨胀土。
这种膨胀土通常具有较好的透气性和排水性，但其也存在着一定程度的开裂风险。
3. 低度膨胀土低度膨胀土是指在吸水后体积变化率小于10%的膨胀土。
这种膨胀土通常具有较好的稳定性和抗压强度，但其也存在着吸水能力不足的问题。
总结：综上所述，根据成因、组成、性质等方面对膨胀土进行分类可以更好地了解其特点和应用范围。
在实际工程中，需要根据具体情况选择合适的膨胀土类型，并采取相应措施加以利用或处理。
膨胀土的分类及膨胀土地区基础的施工方案
1引言膨胀土的分布范围很广，在国内，广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有分布，在国外，美国西南部、印度、澳大利亚、非洲和中东等地也广泛存在。
我公司近期在南非、塞内加尔、印度等地执行的水泥工程项目均存在不同程度的膨胀土问题。
膨胀土主要由亲水性矿物组成，如蒙脱石、伊利石和高岭石等，具有较大的吸水膨胀摘要：介绍了中国、美国、法国、印度对膨胀土的判别分类标准，中国标准采用自由膨胀率，美国标准采用多种方法，法国标准按膨胀应力分类，印度标准采用多指标综合判别分类膨胀土。
同时，介绍了在不同判别分类标准下，膨胀土地区基础工程采用的微型桩、短桩、应力抵消法等施工方式。
关键词：膨胀土；膨胀性分类；微型桩；施工方式中图分类号：TU471.91文献标识码:B 文章编号：1001-6171（2021）01-0073-06DOI ：10.19698/ki.1001-6171.20211073通讯地址：天津水泥工业设计研究院有限公司，天津300400；收稿日期：2020-05-31；编辑：吕光膨胀土的分类及膨胀土地区基础的施工方案全明Classification of Expansive Soil and Construction Scheme of Foundationsin Expansive Soil AreaQUAN Ming(Tianjin Cement Industry Design &Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300400,China )Abstract :The identification and classification criteria of expansive soil in China,America,France and India are introduced.For Chinese,American,French and Indian code,free swelling ratio,multiple methods,swelling pressure and multi-index comprehensive method is adopted respectively.Meanwhile,the construction methods such as micro pile,short pile and stress offset method forfoundation engineering in expansive soil area under different identification and classification criteria are presented.Key words :expansive soil;classification of expansibility;micro pile;construction method性、失水收缩性和强度衰减性。
膨胀土在工程勘察中的分析评价
内局部地形高差大于1m 的场地。
场地类别划分的依据：膨胀土固有的特性是胀缩变形，土的含水量变化是胀缩变形的重要条件。
自然环境不同，对土的含水量影响也随之而异，必然导致胀缩变形的显著区别。
平坦场地和坡地场地处于不同的地形地貌单元上，具有各自的自然环境，便形成了独自的工程地质条件。
3.2 膨胀土地基评价(1)膨胀土的膨胀潜势按自由膨胀率的大小分为弱、中、强三类，参见表1，按照GB 50112—2013《膨胀土地区建筑技术规范》规定如下。
表1 膨胀土的膨胀潜势分类ef 65≤δef ＜90中δef ≥90强(2)膨胀土的膨胀潜势按自由膨胀率的大小分为弱、中、强三类，参见表2，按照GB 50307—2012《城市轨道交通岩土工程勘察规范》规定如下。
表2 膨胀土的膨胀潜势分类自由膨胀率δef ef ef ef 蒙脱石含量M ’/%7≤M ’<1717≤M ’<27M ’≥27阳离子交换量CEC(NH 4+)(mmol/kg)170≤CEC(NH 4+)<260260≤CEC(NH 4+)<360CEC(NH 4+)≥360注：当有两项指标符合时，即判定为该等级。
(3)膨胀土地基应根据地基胀缩变形对低层砌体房屋的影响程度进行评价，地基的胀缩等级根据地基分级变形量的大小分为三级，地基分级变形量应根据膨胀土地基的变形特征，按《膨胀土地区建筑技术规范》(GB 50112—2013)分别进行膨胀变形、收缩变形和胀缩变形计算，其中土的膨胀率取50kPa 压力下的膨胀率。
1 概述1.1 概念膨胀土又称“胀缩性土”是一种非饱和的、结构不稳定的黏性土，土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成。
1.2 分布(1)世界：膨胀土在世界分布广泛，美国、澳大利亚、加拿大、印度、以色列、墨西哥、南非、苏丹、英国、以及俄罗斯等40多个国家和地区都发现有膨胀土造成的工程事故。
(2)中国：膨胀土在我国的20多个省市、自治区内有分布，以黄河流域及其以南地区分布较为 广泛。
膨胀土地区路基施工
膨胀土地区路基施工膨胀土一般指黏粒成分主要由亲水性的蒙脱石和伊利石矿物组成，同时吸水后具有显著的膨胀和失水后具有显著的收缩两种特性的高液限黏土。
一、膨胀土的工程特性膨胀土的工程特性主要包括以下六个方面：（1）胀缩性。
膨胀土吸水后体积膨胀，使其上的建筑物隆起，如果膨胀受阻即产生膨胀力；膨胀土失水体积收缩，造成土体开裂，并使其上的建筑物下沉。
土中蒙脱石含量越多，其膨胀量和膨胀力也越大；土的初始含水率越低，其膨胀量与膨胀力也越大；击实膨胀土的膨胀性比原状膨胀土大，密实度越高，膨胀性也越大。
膨胀土产生膨胀的强弱与黏土颗粒含量、黏粒的矿物成分以及晶体结构的差异有关。
膨胀土黏性成分含量很高，其中粒径小于0.002 mm的胶体颗粒一般超过20%，黏粒成分主要由亲水矿物组成。
我国膨胀土的主要成分为蒙脱石、伊利石和高岭石等。
蒙脱石是一种鳞状矿物，具有强烈的结构膨胀性；伊利石的晶格结构和蒙脱石类似，但是活动能力较低，仅有中等膨胀性；高岭石晶体结构比较稳定，属于低膨胀性土。
（2）多裂隙性。
普遍发育各种形态的裂隙是膨胀土的另一个显著特征。
膨胀土的形成与其成土过程、胀缩效应、风化作用等相关。
裂隙分为两类，即原生裂隙和次生裂隙。
地表以下3 m的土体很少受气候变化的影响，称为原生裂隙；分布在3 m以内，用肉眼就能很容易观察到的，称为次生裂隙。
（3）超固结性。
由于膨胀土大都是在更新世以前沉积的土层，在历史上曾经受过超压密作用，因此膨胀土大多具有超固结性，其天然孔隙率小，密实度大，初始强度高。
膨胀土随着土体开挖，将产生明显的卸载膨胀，使土体内聚集的能量逐渐释放。
（4）崩解性。
膨胀土浸水后体积膨胀，发生崩解。
强膨胀土浸水后几分钟即完全崩解。
（5）风化特性。
膨胀土受气候的影响很敏感，极易产生风化破坏。
路基开挖后，在风化作用下，土体很快会产生破裂、剥落，从而造成土体结构破坏，强度降低。
（6）强度衰减快。
膨胀土的抗剪强度为典型的变动强度，具有峰值强度极高而残余强度极低的特性。
膨胀土判别与分类方法评价与建议
非 膨胀 土 ， 以便 将 膨胀 土 与 其 它 土 类 区 别 开来 。对
膨 胀 土进行 分类 ， 是 在 已经 判 别 为 膨胀 土 的基 础 则 上 ， 膨胀 土进行 再 判别 ， 而将 工程性 质基 本相 同 对 从 的膨 胀土 进一 步划 分 为 同 一 类 型 ， 程性 质 相 差 较 工 大 的划 分为不 同类 型 ， 工 程建 设 提 供 合 理 的参 数 为 和科 学 依据 。 关 于 膨 胀土 的识 别 与 分类 ， 内外 开展 了大量 国 的研 究工 作 ， 出 了 许 多 判 别 与 分 类 方 法［ 提 １ ¨， 然 而 目前还 没有 一个 单一 指标 能充 分表 述作 为工 程环
级 ，０ｍＬ体 积土质量 约 为 ５ｇ 高 岭样 则 约 ４ｇ 这 １ ； ，
说 明用标 准量 筒量 取 的 土样 的密 度 相差 很 大 ， 即便 对 同一种 土 ， 不同操 作 人 员 同 一种 土 的碾 细不 同也 会 导致 １ ０ｍＬ土样 的 质量 存 在 较 大 差 别 。故 对 该
最 后 建议 用 ｆ ｈ ｒ 别 分 析 方 法 进 行 膨 胀 土 的 判 别 与 分 类 ，并 建 议 用 反 映 膨 胀 土 胀 缩 性 、 度 特 征 的 指 标 来 验 证 ｉ ｅ判 ｓ 强 分类结果 。 关 键 词 ：膨 胀 土 ， 别 与 分 类 ， 缩 机 理 判 膨 中 图分 类号 ： Ｕ４ ３ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：１０ —１ ２ ２ ０ ） １０ ５—４ ０ ４３５ （０ ７ Ｏ—０ ５０
一
些 因素 的某 种组 合来 对膨 胀土 进行判 别与 分类是 本文 试 图对 膨胀 土 的判别 与分 类相关 研究成 果
１ 引言
膨 胀土 是颗 粒高 分散 、 分 以粘 土 矿物 为主 、 成 对 环 境 的湿热 变化 敏感 的 高塑性 粘土 。它是一 种 吸水
膨胀土的判别
膨胀土的判别1.初判凡野外宏观地质特征符合上述膨胀土的特征的，且自由膨胀率F S ≥40%的土，应初判为膨胀土。
所谓自由膨胀率F S 是由人工制备的烘干土，在水中增加的体积与原体积之比，按下式计算：0V V V F W s -= 式中 W V ——土样在水中膨胀稳定后的体积（ml ）；0V ——土样原有体积（ml ）。
2.详判满足以下三项指标的任意两项时，应判定为膨胀土：(1)自由膨胀率FS ≥40%。
(2)蒙脱石含量M ≥7%。
利用二氯化锡容量法测定粘土矿物成分蒙脱石的含量：10044.0)/(3210⨯⨯⋅⋅⋅-=m A V V T V V M 式中：0V ——加入次甲基蓝量（ml ）；1V ——所消耗0.1%二氯化锡量（ml ）；2V ——定容总体积（ml ）；3V ——取清液体积（ml ）；T ——滴定度，即每毫升二氯化锡标准溶液相当于0.2%次甲基蓝的毫升数，由空白求出；m ——式样质量（g ）；A ——标准次甲基蓝浓度（g/ml ）； 0.44——吸蓝量对蒙脱石的换算系数。
(3)阳离子交换量]100/)([174±≥+g NH mmol CEC采用EDTA 按盐速测法，可测定土对溶液中的阳离子交换吸附性能强弱的指标。
阳离子交换量]100/)([4±+g NH mmol CEC =100)1()()(0⨯+⋅-⋅mV V HCl C ω 式中：)(HCl C ——盐酸标准溶液浓度（mol/l ）；V ——滴定式样时消耗盐酸标准溶液体积（ml ）； 0V ——空白试验消耗盐酸标准溶液体积（ml ）；ω——风干土含水量（以小数计）；m ——风干土质量（g ）。
3.参照《规范》判定依据《膨胀土地区建筑技术规范》规定，具有下列工程地质特征的场地，且自由膨胀率F S ≥40%的土，应判定为膨胀土：裂隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土，在自然条件下呈坚硬或硬塑状态；多出露于二级或二级以上，山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎；常见浅层塑性滑坡、地裂，新开挖坑（槽）壁易发生坍塌等；建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
膨胀土的工程特性和判定及路基设计
膨胀土路基
二、膨胀土的工程特性 (一)胀缩性
膨胀土吸水体积膨胀，使其上的建筑物隆起，如果膨胀受 阻即产生膨胀力；失水体积收缩，造成土体开裂，并使其上 的建筑物下沉。
膨胀土产生膨胀的强弱与黏土颗粒含量、黏粒的矿物成分 以及晶体结构的差异有关。
膨胀土的颗粒成分：粒径<0.005mm 黏粒； 0.005mm<粒径<0.05mm 粉粒 占90%； 粒径>0.05mm 砂粒 含量较少；
５．膨胀土公路路基的常见病害 （1）滑坡 路堤路堑均有发生，是膨胀土路 基最严重的病害。路堤滑坡往往发生 在填土或基底为膨胀（岩）土层的情 况，滑体一般宽20～50米，厚2～5 米；路堑滑坡多发生在膨胀（岩）土 分界面，裂隙面或软弱层处，宽数10 米，厚一般3～4米，较少超过6米， 具有成群分布、浅层性、牵引性、结 构和构造性以及多次滑动性等特点。
3.5 碎石土
24.5 膨胀土
1.5 3.5
6.0 7.5 H>8.0
非膨胀土
尺寸单位：m
➢ 破面封闭—选择具有一定强度且隔水性好的非膨胀性粘土包边，包
边厚度由当地膨胀土干湿循环显著影响区深度确定。 ➢ 底面隔水—应对基底进行处理，防治地下水和毛细水的影响。 ➢ 顶面封闭—选择非膨胀性粘土填筑于上路堤和路床。
膨胀土及其工程问题
2．膨胀土的判别与分类
（1）国内外现有膨胀土判别分类指标可分为两大类： 宏观（间接）指标——通过工程实验评价其膨胀潜势； 微观（直接）指标——反映胀缩机理的本质参数，如蒙脱石含量、比 表面积、阳离子交换量。
（2）公路部门：自由膨胀率、塑性指数；铁路部门：微观指标。 （3）最新研究成果：测试简便、能反映膨胀土的胀缩本质的宏观指标——
膨胀土分级自由膨胀率
膨胀土分级自由膨胀率膨胀土是一种具有强烈膨胀性的土壤。
它在受水浸润或渗透时，会发生明显的膨胀现象，使土体体积增大。
膨胀土的一大特点是其容易变形和破坏，因此在工程施工中需要特殊处理。
膨胀土的分级主要依据其颗粒大小、颗粒分布和组成等方面。
根据分级结果，可以更好地了解膨胀土的特性和工程处理措施。
膨胀土的分级主要包括以下几个方面：1. 颗粒大小分级膨胀土的颗粒大小可以分为细颗粒和粗颗粒两种类型。
其中，细颗粒主要包括黏土、粉砂和沙粒，其粒径在0.005mm~0.5mm之间。
而粗颗粒包括砾石和小石子等，其粒径在5mm~16mm之间。
膨胀土的颗粒分布主要包括均匀和不均匀两种类型。
其中，均匀颗粒分布是指膨胀土的颗粒粒径相似、颗粒排列均匀。
而不均匀颗粒分布则是指颗粒粒径不同，颗粒排列不均。
3. 组成分级膨胀土的组成分级包括单一成分和复合成分两种类型。
其中，单一成分指的是膨胀土仅由一种物质组成，例如黏土或粉砂。
而复合成分则是指膨胀土由多种物质混合而成，例如黏土砂或粘砂。
膨胀土的自由膨胀率指的是在水分和固体颗粒之间没有任何约束的情况下，膨胀土所能膨胀的百分比。
它可以通过实验测试得到，是膨胀土的一个重要膨胀性指标。
膨胀土的自由膨胀率与其成分、含水率、颗粒大小和颗粒分布等相关。
一般来说，膨胀土的自由膨胀率越高，其膨胀性也越强。
在工程处理中，膨胀土的自由膨胀率是一个重要的参考指标。
根据其自由膨胀率，可以对后续工程施工进行合理的规划和设计，避免由于膨胀土膨胀导致工程失效的风险。
总的来说，膨胀土的分级和自由膨胀率是很重要的膨胀性指标。
只有充分了解其特性和变化规律，才能更好地对其进行工程处理和管理。
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膨胀土的判别与分类
路基土工 2008-05-03 20:02 阅读19 评论0
字号：大中小
膨胀土的判别与分类
--摘自西部项目《膨胀土地区公路勘察设计技术研究》研究成果
膨胀土在我国大部分地区均有分布。
膨胀土的胀缩性直接影响着建筑物的安全性，它不仅造成房屋成群开裂，公路、铁路塌方，而且可导致膨胀土边坡产生表层浅滑现象，造成农田水利设施的破坏，影响人们的生活环境。
因此，在工程地质勘察中，必须正确地识别膨胀土与非膨胀土，准确地判定膨胀土的胀缩性等级，这有助于合理进行拟建建筑物的设计与地基处理，对保障建筑物安全与人们的生活环境具有非常重要的意义。
一、膨胀土的定义
1996年《公路路基设计规范》（JTJ013-95）的膨胀土定义是：“膨胀土系指土中含有较多的粘粒及其亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，它具有遇水膨胀，失水收缩，是一种特殊膨胀结构的粘性土。
”从这个定义上来看，膨胀土的主要特性是膨胀和收缩。
但膨胀和收缩是一个十分复杂的问题，不仅仅是遇水膨胀和失水收缩这么简单。
在增加溶液电解质浓度的情况下，即使是遇水，膨胀土也会产生收缩现象。
因此，膨胀土的膨胀和收缩是在水和电解质共同作用下的结果。
另外，定义中指出土中含有较多的亲水性较强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分的说法也不确切。
如果膨胀土中仅含伊利石显示不出膨胀土具有较强的膨胀与收缩特性，伊利石的亲水性仅为蒙脱石的十分之一。
膨胀土的胀缩特性主要是由亲水性粘土矿物蒙脱石决定的。
因此，《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）给出的膨胀土的定义更为恰当：“膨胀土应是土中粘粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。
”
二、膨胀土判别指标
要鉴别某种土是否属于膨胀土，应根据本身的固有属性来进行区分，只有内在的主要固有属性才是控制膨胀土工程特性的决定性因素；至于在膨胀土地区各种建筑物的稳定程度，只能用作辅助的判别。
所以对膨胀土的判别原则，首先应从工程地质观点出发，分析土体的裂隙特征，概括出能反映膨胀土工程性质的实际情况，能代表膨胀土规律的主要指标。
能否充当膨胀土的判别指标，主要看它能否满足以下三个条件：
能反映膨胀土的本质;
指标的测定简单便捷;
指标数据可靠，重现性好。
可能用来判别膨胀土的指标分述如下：
（1）界限含水量反映土粒与水相互作用的灵敏指标之一，在一定程度上反映了土的亲水性能。
它与土的颗粒组成，粘土矿物成分，阳离子交换性能，土粒的分散度和比表面积，以及孔隙水溶液的性质等有着十分密切的关系。
通常有液限、塑限、缩限三个定量指标。
（2）胀缩总率反映膨胀土粘土矿物成分和结构特征。
（3）粒度成分反映膨胀土物质组成的特性指标。
（4）自由胀缩率反映土中细粒含量的多少，或土样的分散程度。
（5）标准吸湿含水率不仅依赖于土样中细粒（特别是小于1mm粒径的胶粒）含量，更依赖于土中粘土矿物种类。
（6）比表面积和阳离子交换量可以大致反映膨胀土中蒙脱石粘土矿物的近似含量。
（7）矿物成分当膨胀土蒙脱石的含量达到5%时，即可对土的胀缩性和抗剪强度产生明显的影响，倘若蒙脱石含量超过20～30%时，则土的胀缩性和抗剪强度基本上全由蒙脱石控制。
（8）膨胀力、最大线缩（体缩、膨胀）率。
（9）抗剪强度。
三、膨胀土判别分类标准
通过对我国有关膨胀土地区的测试与研究，结合有关专家提出的观点，课题组提出了如下判别分类标准：
1、膨胀土应为土中粘粒含量较多，主要由亲水性粘土矿物所组成，具有显著的吸水膨胀和急剧的失水收缩开裂，并能产生多次循环胀缩变形，受气候影响强度急剧衰减的粘性土，应判定为膨胀土。
2、膨胀土判别应根据现场定性和室内定量两者相结合。
按下列方法进行初判和详判：1）可根据下列膨胀土的工程地质特征表现进行初判：
①土的颜色为灰白、灰绿色，棕、红、灰色、黄褐色等等。
②网状裂隙极发育，有蜡面，易风化呈细粒状，鳞片状隙发育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填着灰白、灰绿色粘土。
③粘土细腻，滑感特强以为主，粘土中含有少量粉砂，滑感较强，含较多钙质或铁锰结核，以钙质结核为主，在旱季呈坚硬或硬塑状态，在雨季粘滑。
④出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带，地形平缓，无明显自然陡坎。
⑤坡面常见浅层溜坍，滑坡，地面裂隙。
当坡面有数层土时，其中膨胀土层往往形成凹形坡。
新开挖（槽）壁易发生坍塌等。
⑥浅层基础的单层或多层建筑物出现裂缝，且建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
2）膨胀土详判应采用自由膨胀率、标准吸湿含水率、塑性指数三项指标。
表1. 膨胀土的详判指标
注：分类以标准吸湿含水率为控制指标，只有当未进行标准吸湿含水率指标试验时，可参考用自由膨胀率和塑性指数指标对膨胀土进行分类。
3、膨胀土的膨胀潜势，应按表2 分为强、中、弱三级。
标准吸湿含水率能很好地反映膨胀土的矿物组成特性,塑性指数能很好地反映粒度组成、分散特性和阳离子与粘土矿物的相互作用，考虑到对以前分类成果的继承性，选用标准吸湿含水率、塑性指数和自由膨胀率三个参数对膨胀土进行分类。
考虑文献中膨胀土分类界限值，提出如表2分类标准。
表2. 膨胀潜势的分级
注：表中“非膨胀土”并不是说该土没有膨胀性，只是其胀缩特性尚达不到定义为“膨胀土”的程度。
表2为膨胀土的分类标准，分类以标准吸湿含水率为控制指标，只有当未进行标准吸湿含水率指标试验时，可参考用自由膨胀率和塑性指数指标对膨胀土进行分类。